12.26 CPU發展史 Haswell-EP 與 Haswell-E 架構

Haswell-EP 與 Haswell-E 架構

一如過去幾代的作法,Haswell 架構家族依然有後續的完整版 Haswell-EN/EP/E,同時也如同 Ivy Bridge 家族般推出了最高級的老大哥 Haswell-EX,但由於一般人是不太有機會碰到 Haswell-EX 與 Haswell-EN 的,所以本篇也就不打算談了。

Haswell-EP:面向中高階服務器市場

Haswell-EP 在 Haswell 推出後的來年,也就是 2014 年才以 Intel Xeon E5 v3 家族的名義推出,最鮮明的特色主要有四個,依序是大增的核心數 (最多可以高達 18 核心)、大增的 L3 緩存 (最大可以來到 45 MB,與前代一樣是跟處理器核心切齊的結果,所以核心數大漲緩存也就跟著大增了)、採用四信道 DDR4 內存 (根據型號不同支持的速度也不同,最高到 2133 MT/s)、更快的 QPI 聯機 (根據型號不同,最高從前代的 8.0 GT/s 提高到 9.6 GT/s)。

CPU發展史 Haswell-EP 與 Haswell-E 架構

而 Haswell-EP 也跟前代一樣分成三種 Layout,但核心數量都大幅增加了,高配置 (HCC) 是 14 ~ 18 核心 (有兩套四組環型總線與兩組內存控制器),中配置 (MCC) 是 10 ~ 12 核心 (有兩套三組環型總線與兩組內存控制器),低配置 (LCC) 則是 4~8 核心 (僅有一套兩組環型總線跟一組內存控制器)。

CPU發展史 Haswell-EP 與 Haswell-E 架構

不過呢 Haswell-EP 最主要的升級同樣不是出現在處理器本身,而其實是在於芯片組的部分,因為 C600 / X79 芯片組前後已經撐了將近三年了,在 Ivy Bridge E/EP 推出時,Haswell 也正好同步推出,當時就發生了高階 HEDT 平臺與中高階服務器的擴充性竟然不如主流與入門平臺的尷尬情況 (當時 C600/X79 原生只有兩組 SATA 6Gbps,也不支持 USB 3.0),而到了 Haswell-EP 搭配的 C610 / X99 芯片組才終於補上相關的擴充能力。

CPU發展史 Haswell-EP 與 Haswell-E 架構

此外,Haswell-E/EP 跟 Haswell 一樣,腳位也跟前代的 Ivy Bridge-E/EP 不同了,雖然仍然是 LGA2011,但底下的觸點分佈跟定義都完全不同了,新的腳位稱為 LGA2011-3 (Socket R3)。

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(上圖取自 Tom's Hardware)

Haswell-E:面向高階計算機玩家 HEDT 平臺

依循前面訂下的慣例,所以 Haswell-E 是以第五代 Core i7 處理器的名義推出,推出時間在 2014 年的九月初,但由於 Broadwell 難產,所以搞到最後第五代 Core 處理器家族反而是 HEDT 平臺先出了 (第四代的 HEDT Ivy Bridge-E 推出於 2013 年九月,Haswell 則推出於 2013 年六月,至於 Broadwell 呢?2015 年的事情了)。

CPU發展史 Haswell-EP 與 Haswell-E 架構

不知道是不是因為 Haswell 架構的性能提升不是很明顯的關係,在介紹 Haswell 家族架構的時候 Intel 常常把自家的老產品拿出來鞭屍 XD,這張是把 Intel 旗下第一個掛 Extreme Edition (極致版) 的產品 P4EE 開始一路到現在的 Core i7 Extreme 做對比,號稱這十年內性能足足提升了 40 倍之多。

CPU發展史 Haswell-EP 與 Haswell-E 架構

Haswell-E 的標誌意義其實在於這是 Intel 第一次將八核心處理器帶入個人計算機市場,同時 HEDT 平臺也不再有四核心的型號了,讓 HEDT 平臺與主流平臺的性能差距拉開許多,不過呢,最低階的 5820K 只有 28 條 PCI Express 3.0 通道,似乎是為了跟 5930K 拉開所以故意讓 5820K 的性價比降低而做的設定 (不過結果好像反而造成 5930K 不好賣的反效果?因為如果不玩多顯示適配器的話其實 PCI Express 通道 28 條也夠用了,為了 0.1 GHz 花 1.75 倍價錢怎麼想也不值得)。

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從 Die Map 上也可以很明顯看出 Haswell-E 其實就是 LCC 配置的 Haswell-EP。

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製程改進版:Intel Broadwell 架構

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Broadwell 架構基本上就是 Haswell 架構移植到 14 奈米工藝的版本,如同介紹 Ivy Bridge 時提過的,製程改進隨著尺度越縮越小,難度也越來越提高,雖然 Ivy Bridge 的時候有很多新的製程技術,看似好像突破了許多困難,但實際上在 Broadwell 架構的時候 Intel 還是踢到鐵板了。

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由於推出的時候 (2015 年六月) 距離 Skylake 的發佈只差一、兩個月,因此 Broadwell 上市的型號很少 (且在臺灣只有少數店家有進,官方規畫只有五種),以臺灣而言能買到的 LGA1150 封裝盒裝版本只有 i7-5775C 跟 i5-5765C 兩款而已,值得注意的是這兩款居然配了 Iris Pro 內建顯示,可說是前無古人,目前也未有來者。

CPU發展史 Haswell-EP 與 Haswell-E 架構

從 Die map 上可以發現 Broadwell-C 的內建顯示單元的大小實在太誇張了,比處理器本體還大了 XD。

第二代 3D 立體三閘極晶體管

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14 奈米制程中所使用的晶體管也獲得了升級,直觀上的差異是「魚鰭」的高度變高、密度也變得更密了,這樣的改變能夠提升性能與降低漏電流。

各類性能都有「微幅」提升

實際上 Broadwell 以 Haswell 作為基礎,在蠻多方面都有性能上的提升 (像是分支預測也又升級了一番),不過因為 Skylake 在不到兩個月後就推出了,自然也就沒甚麼人關注,甚至在官方的 IDF 大會上其實也直接跳過 Broadwell 就介紹 Skylake 了,怎麼說呢,畢竟有更快的東西,第二名就不會有人在意了吧?


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